Základné veličiny elk ikýh d ílektrických vedenífiles.gamepub.sk/Bakalar/TT/Prednasky/ZakladneVeliciny.pdf · V Veeliliči liny ovplyv ... Tento efekt sa najviac prejavuje

Základné veličiny Základné veličiny l k i ký h d íl k i ký h d íelektrických vedeníelektrických vedení

Miloš OrgoňMiloš Orgoň

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedení

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNa prenos signálu sú Na prenos signálu sú predovpredovššetketkýýmm používané používané p gp g pp ýý pp

tieto prenosové cesty:tieto prenosové cesty:

Oznamovacie káble:Oznamovacie káble:Oznamovacie káble:Oznamovacie káble:symetrická dvojlinka, napr. krútená dvojlinka symetrická dvojlinka, napr. krútená dvojlinka (Twisted (Twisted Pair),Pair),))koaxiálny kábel,koaxiálny kábel,optický kábel, mnohovidový nebo jednovidový.optický kábel, mnohovidový nebo jednovidový.

Bezdrôtové spoje:Bezdrôtové spoje:smerové spoje s parabolickými anténamismerové spoje s parabolickými anténamismerové spoje s parabolickými anténami,smerové spoje s parabolickými anténami,rádiové spoje so všesmerovými vysielacími anténami rádiové spoje so všesmerovými vysielacími anténami pre rozhlas a televíziu,pre rozhlas a televíziu,

li é i l i hl l í ili é i l i hl l í isatelitné vysielanie rozhlasu a televízie,satelitné vysielanie rozhlasu a televízie,rádiová sieť pre mobilné telefóny.rádiová sieť pre mobilné telefóny.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedení

Elektrický Elektrický telekomunikačný kábel telekomunikačný kábel ako prenosová cesta je ako prenosová cesta je časť komplexného prenosového systému, preto ovplyvňuje časť komplexného prenosového systému, preto ovplyvňuje prenos prenos p p y , p p y jp p y , p p y j ppsignálu signálu celým systémom. Na analýzu vplyvov vedenia na prenácelým systémom. Na analýzu vplyvov vedenia na prená--šaný signál sa používa fyzikálny model vedenia. Základným modešaný signál sa používa fyzikálny model vedenia. Základným mode--lom z hľadiska vstupu a výstupu signálu je štvorpól s dvoma lom z hľadiska vstupu a výstupu signálu je štvorpól s dvoma vstupnými a dvoma výstupnými svorkami (obr ) Prenos signálu vstupnými a dvoma výstupnými svorkami (obr ) Prenos signálu vstupnými a dvoma výstupnými svorkami (obr.). Prenos signálu vstupnými a dvoma výstupnými svorkami (obr.). Prenos signálu (napäťového alebo prúdového) zo vstupu na výstup ovplyvňujú (napäťového alebo prúdového) zo vstupu na výstup ovplyvňujú štyri veličiny (vlastnosti vedenia):štyri veličiny (vlastnosti vedenia):elektrický odpor elektrický odpor vedenia vedenia R,R,elektrický odpor elektrický odpor vedenia vedenia R,R,elektrická kapacita elektrická kapacita vedenia vedenia CC,,elektrická indukčnosť elektrická indukčnosť vedenia vedenia ZZ,,elektrická vodivosť elektrická vodivosť izolácie medzi vodičmi izolácie medzi vodičmi GGelektrická vodivosť elektrická vodivosť izolácie medzi vodičmi izolácie medzi vodičmi G.G.

Odpor a indukčnosť je možné zmerať na vstupe pri výstupu Odpor a indukčnosť je možné zmerať na vstupe pri výstupu nakrátko a veličiny C a G je možné zmerať pri výstupe naprázdno nakrátko a veličiny C a G je možné zmerať pri výstupe naprázdno (pri rozpojenom výstupe). Vodivosť (pri rozpojenom výstupe). Vodivosť G G je prevrátená hodnota je prevrátená hodnota (pri rozpojenom výstupe). Vodivosť (pri rozpojenom výstupe). Vodivosť G G je prevrátená hodnota je prevrátená hodnota izolačného odporu izolačného odporu Riz (G Riz (G = = 1/Riz1/Riz) medzi oboma vodičmi. Hodnoty ) medzi oboma vodičmi. Hodnoty uvedených veličín je možné taktiež vypočítať z rozmerov vedení, uvedených veličín je možné taktiež vypočítať z rozmerov vedení, materiálových konštánt vodičov a prostredia obklopujúceho vodiče.materiálových konštánt vodičov a prostredia obklopujúceho vodiče.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníy ýy ý

Odpor vedenia Odpor vedenia RROdpor vedenia Odpor vedenia RROdpor Odpor (rezistencia) (rezistencia)

vedenia je odpor vedenia je odpor sériovo spojených sériovo spojených sériovo spojených sériovo spojených oboch vodičov a je ho oboch vodičov a je ho možné vypočítať možné vypočítať zz celkovej dĺžky oboch celkovej dĺžky oboch zz celkovej dĺžky oboch celkovej dĺžky oboch vodičov, prierezu vodičov, prierezu vodiča vodiča A A a merného a merného odporu odporu (rezistivity) ρ (rezistivity) ρ odporu odporu (rezistivity) ρ (rezistivity) ρ alebo mernej vodivosti alebo mernej vodivosti (konduktivity) (konduktivity) γ γ = 1/ρ= 1/ρmateriálu vodiča (obr.)materiálu vodiča (obr.)materiálu vodiča (obr.)materiálu vodiča (obr.)

Ob V liči l ňOb V liči l ňObr. Veličiny ovplyvňuObr. Veličiny ovplyvňu--júce odpor vedeniajúce odpor vedenia

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPri striedavom napätí s frekvenciou nad 20 kHz Pri striedavom napätí s frekvenciou nad 20 kHz

narastá odpor (presnejšie narastá odpor (presnejšie impedancia) impedancia) vodiče vodiče narastá odpor (presnejšie narastá odpor (presnejšie impedancia) impedancia) vodiče vodiče vplyvom povrchového efektu nazývaného vplyvom povrchového efektu nazývaného skinefekt. skinefekt. Indukčnosť vodiča, resp. indukované magnetické pole Indukčnosť vodiča, resp. indukované magnetické pole vytvára indukované napätie orientované proti napätiu vytvára indukované napätie orientované proti napätiu vytvára indukované napätie orientované proti napätiu vytvára indukované napätie orientované proti napätiu prúdu indukujúceho magnetické pole. prúdu indukujúceho magnetické pole.

Tento efekt sa najviac prejavuje v osi vodiča a Tento efekt sa najviac prejavuje v osi vodiča a l b k hl b k h ( k( k k ž ) d č úd kk ž ) d č úd kslabne k povrchu slabne k povrchu (skin = (skin = koža) vodiča. Prúd je tak koža) vodiča. Prúd je tak

vytláčaný k povrchu vodiča, klesá tak efektívny prierez vytláčaný k povrchu vodiča, klesá tak efektívny prierez vodiča a induktívna reaktancia zväčšuje impedanciu vodiča a induktívna reaktancia zväčšuje impedanciu ZZj pj pvodiča. Pomer vodiča. Pomer Z/R Z/R narastá s frekvenciou (nasledovná narastá s frekvenciou (nasledovná tab.). tab.).

Na obmedzenie skinefektu sa namiesto plného Na obmedzenie skinefektu sa namiesto plného Na obmedzenie skinefektu sa namiesto plného Na obmedzenie skinefektu sa namiesto plného vodiča používa lanko z tenkých drôtikov vodiča používa lanko z tenkých drôtikov (vysokofrekvenčné lanko), (vysokofrekvenčné lanko), alebo sú používané alebo sú používané postriebrené medené drôty v ktorých je väčšia postriebrené medené drôty v ktorých je väčšia postriebrené medené drôty, v ktorých je väčšia postriebrené medené drôty, v ktorých je väčšia prúdová hustota na okrajoch kompenzovaná väčšou prúdová hustota na okrajoch kompenzovaná väčšou vodivosťou striebra.vodivosťou striebra.

Pri prenose vysokofrekvenčných signálov je Pri prenose vysokofrekvenčných signálov je Pri prenose vysokofrekvenčných signálov je Pri prenose vysokofrekvenčných signálov je impedancia vedenia zväčšená účinkom impedancia vedenia zväčšená účinkom skinefektu.skinefektu.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníy ýy ý

T b Ná t i d i dič či d l ki f ktT b Ná t i d i dič či d l ki f ktTab. Nárast impedancie vodiča voči odporu vplyvom skinefektuTab. Nárast impedancie vodiča voči odporu vplyvom skinefektu

fkHz

ZIRvodič Ø 1 3 mm

ZIRkoaxiálny kábel 2 6/9 5kHz vodič Ø 1,3 mm

izolacia: styropor/vzduch

koaxiálny kábel 2,6/9,5vnútorný vodič Ø 2,6 mmvonkajší vodič Ø 9,5 mm

0 1 nepoužíva sa5 1,0350 1,68

100 2,26550 5,051000 nepoužíva sa 82000 11 32000 11,36000 19,5

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníK it d i K it d i CCKapacita vedenia Kapacita vedenia CC

Vodiče dvojvodičového vedenia tvoria sVodiče dvojvodičového vedenia tvoria s izoláciou medzi izoláciou medzi nimi kondenzátor.nimi kondenzátor.

Kapacita doskového kondenzátora sa dá vypočítať zo vzťahu:Kapacita doskového kondenzátora sa dá vypočítať zo vzťahu:

C = C = ………………………………………… [F][F]kd kd j iti it (di l kt i ká k št t ) ák j iti it (di l kt i ká k št t ) ák j á j á kde kde εε0 je permitivita (dielektrická konštanta) vákua, je permitivita (dielektrická konštanta) vákua, εεr je pomerná je pomerná permitivita materiálu (dielektrika), permitivita materiálu (dielektrika), A A je plocha prierezu je plocha prierezu elektrického poľa, resp. plocha elektród (jednej zelektrického poľa, resp. plocha elektród (jednej z rovnakých rovnakých dosiek) a dosiek) a d d je vzdialenosť doskových elektród (tu je zhodná s je vzdialenosť doskových elektród (tu je zhodná s dosiek) a dosiek) a d d je vzdialenosť doskových elektród (tu je zhodná s je vzdialenosť doskových elektród (tu je zhodná s dĺžkou siločiar). dĺžkou siločiar).

V prípade dvojvodičového vedenia (obr. 1) je možné za V prípade dvojvodičového vedenia (obr. 1) je možné za A A dosadiť plochu povrchu jedného z vodičov a za vzdialenosť dosadiť plochu povrchu jedného z vodičov a za vzdialenosť d d

ĺĺp p jp p j

priemernú dĺžku siločiar. priemernú dĺžku siločiar. Pre kapacitu dvojlinky (obr. 2) je možné potom odvodiť vzťah Pre kapacitu dvojlinky (obr. 2) je možné potom odvodiť vzťah

C = C = C = C = …………………….. …………………….. kde kde r r je polomer vodiču, je polomer vodiču, d d je vzdialenosť vodičov a je vzdialenosť vodičov a ll je dĺžka je dĺžka dvojlinky (ln je prirodzený logaritmus).dvojlinky (ln je prirodzený logaritmus).


Obr 1 Vedenie ako kondenzátorObr 1 Vedenie ako kondenzátor Obr 2: Siločiary elektrického Obr 2: Siločiary elektrického Obr. 1 Vedenie ako kondenzátorObr. 1 Vedenie ako kondenzátor Obr. 2: Siločiary elektrického Obr. 2: Siločiary elektrického (schematicky)(schematicky) poľa medzi dvoma vodičmipoľa medzi dvoma vodičmi

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníP t i d é äti f k i P t i d é äti f k i f f d t j k it d t j k it CCPre striedavé napätie s frekvenciou Pre striedavé napätie s frekvenciou f f predstavuje kapacita predstavuje kapacita CC

medzi vodičmi medzi vodičmi kapacitný jalový odpor, kapacitnú reaktanciu kapacitný jalový odpor, kapacitnú reaktanciu alebo tiež alebo tiež kapacitanciu:kapacitanciu:

XX [Ω][Ω]XXc = ……………………………= …………………………… [Ω][Ω]Cez priečnu kapacitnú reaktanciu preteká medzi Cez priečnu kapacitnú reaktanciu preteká medzi

vodičmi priečny jalový prúd.vodičmi priečny jalový prúd.ú á ý ýú á ý ýS rastúcou frekvenciou klesá kapacitný jalový odpor S rastúcou frekvenciou klesá kapacitný jalový odpor

(reaktancia) a narastá kapacitná (reaktancia) a narastá kapacitná jalová vodivosť, jalová vodivosť, t.j. t.j. kapacitná kapacitná susceptancia:susceptancia:

BBBBc == ……………………………………………………………………Kapacita vedenia je daná konštrukciou (typom) a Kapacita vedenia je daná konštrukciou (typom) a

dĺžkou vedenia.dĺžkou vedenia.ĺĺZväčšenie dĺžky kábla teda spôsobí:Zväčšenie dĺžky kábla teda spôsobí:

zväčšenie zväčšenie ………………………….………………………….zväčšenie zväčšenie ………………………….………………………….zväčšenie zväčšenie ………………………….………………………….zmenšenie zmenšenie …………………………………………………………..…………………………………………………………..zväčšenie zväčšenie .…………………………………………………………………..………………………………………………………………….

…………………………………………………………………..…………………………………………………………………..

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníOkrem vlastnej kapacity vedenia Okrem vlastnej kapacity vedenia Okrem vlastnej kapacity vedenia Okrem vlastnej kapacity vedenia

(medzi vodičmi a, b dvojlinky) je (medzi vodičmi a, b dvojlinky) je nutné do celej prevádzkovej kapacity nutné do celej prevádzkovej kapacity CCp zahrnúť ešte kapacity vodičov voči zahrnúť ešte kapacity vodičov voči CCp a ú eš e apac y od čo oča ú eš e apac y od čo očzemi, resp. uzemnenému plášťu kábla zemi, resp. uzemnenému plášťu kábla CCaz, C, Cbz. .

Náhradné zapojenie kapacity Náhradné zapojenie kapacity CCabNáhradné zapojenie kapacity Náhradné zapojenie kapacity CCabmedzi vodičmi a kapacít vodičov voči medzi vodičmi a kapacít vodičov voči zemi (obr.) umožňuje vypočítať zemi (obr.) umožňuje vypočítať kapacitu ako paralelné spojenie kapacitu ako paralelné spojenie CCab a a p p p jp p p j absériovo spojených sériovo spojených CCaz , C, Cbz..

Prevádzková kapacita Prevádzková kapacita dvojvodičového symetrického dvojvodičového symetrického dvojvodičového symetrického dvojvodičového symetrického vedenia zahrňuje kapacitu medzi vedenia zahrňuje kapacitu medzi vodičmi a kapacity vodičov voči vodičmi a kapacity vodičov voči zemi.zemi.

CCp = = …………………………………….…………………………………….

Obr. Náhradné zapojenie dvojvodičového Obr. Náhradné zapojenie dvojvodičového vedenia z hľadiska prevádzkovej kapacityvedenia z hľadiska prevádzkovej kapacity


K iál káb l á k i K iál káb l á k i Koaxiálny kábel má kapacitu Koaxiálny kábel má kapacitu

CCko = = ………………………………………………………………………………

kde kde D D je priemer vonkajšieho vodiča je priemer vonkajšieho vodiča dd ú éh d čú éh d ča a d d priemer vnútorného vodiča, a s priemer vnútorného vodiča, a s

kapacitou voči okoliu sa nemusí kapacitou voči okoliu sa nemusí čí ť ž ší č ýčí ť ž ší č ýpočítať, pretože vonkajší vodič býva počítať, pretože vonkajší vodič býva

uzemnený.uzemnený.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníI d kč ť d i I d kč ť d i LLIndukčnosť vedenia Indukčnosť vedenia LL

Elektrický prúd prechádzajúci vedením vytvára okolo vodičov Elektrický prúd prechádzajúci vedením vytvára okolo vodičov

magnetické pole.magnetické pole.magnetické pole.magnetické pole.

Obr. 1 Magnetické indukčné čiary symetrického Obr. 2 Magnetické indukčné čiaryd j dič éh d i k iál h t i kéh d idvojvodičového vedenia koaxiálneho nesymetrického vedenia

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníAk je edenie na jednom konci napájané a na d hom konci Ak je edenie na jednom konci napájané a na d hom konci Ak je vedenie na jednom konci napájané a na druhom konci Ak je vedenie na jednom konci napájané a na druhom konci

prepojené, vytvára cievku s jedným závitom (N=1). prepojené, vytvára cievku s jedným závitom (N=1). Magnetomotorické napätieMagnetomotorické napätie

FF = = FFm = = ……………………….……………………….vytvára vytvára magnetický tok magnetický tok ΦΦ (obr. 1). Podľa (obr. 1). Podľa Hopkinsonovho zákona Hopkinsonovho zákona pre pre magnetický obvod platímagnetický obvod platí

FF FFm = = …………………….…………………….kde kde RRm je je magnetický odpor magnetický odpor závislý na prostredí a rozmeroch vedenia. závislý na prostredí a rozmeroch vedenia. Platí: Platí:

RR RRm = = ……………………..……………………..kde kde L L je indukčnosť vedenia (magnetického obvodu), pre ktoré u cievky je indukčnosť vedenia (magnetického obvodu), pre ktoré u cievky platí:platí:

L = ……………………L = ……………………

kde N - ………………, A - …………, µ - ………………, lm - .........................…............................. .

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPre magnetický odpor potom platí:Pre magnetický odpor potom platí:Pre magnetický odpor potom platí:Pre magnetický odpor potom platí:

RRm = = ………………………………………………kde kde μ = μμ = μ0••μμr . . Konštanta Konštanta μμ0 je je permeabilita vákua permeabilita vákua μμr je je μ μμ μ0 μμr μμ0 jj pp μμr jjrelatívna permeabilita relatívna permeabilita prostredia.prostredia.

V uvažovanom prípade dvojlinky jeV uvažovanom prípade dvojlinky jeV uvažovanom prípade dvojlinky jeV uvažovanom prípade dvojlinky je

N = N = ……………………… ……………………… kde kde dd je vzdialenosť vodičov a je vzdialenosť vodičov a ll je dĺžka dvojlinky.je dĺžka dvojlinky.jj j j yj j y

Potom platí:Potom platí:

L L L = L = ………………………………………………Pri zanedbaní magnetického toku vo vnútri vodičov priemeru Pri zanedbaní magnetického toku vo vnútri vodičov priemeru

a, a, t.j. skinefektu, je indukčnosť dvojlinky daná vzorcomt.j. skinefektu, je indukčnosť dvojlinky daná vzorcom::

L = ………………….L = ………………….

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníIndukčnosť teda narastá približne Indukčnosť teda narastá približne Indukčnosť teda narastá približne Indukčnosť teda narastá približne

logaritmicky so vzdialenosťou vodičov logaritmicky so vzdialenosťou vodičov d d (napr. pri (napr. pri náraste pomeru náraste pomeru d/a d/a z 5 na 17 sa indukčnosť z 5 na 17 sa indukčnosť približne zdvojnásobí) Z uvedených vzťahov približne zdvojnásobí) Z uvedených vzťahov približne zdvojnásobí). Z uvedených vzťahov približne zdvojnásobí). Z uvedených vzťahov vyplýva:vyplýva:s nárastom vzdialenosti vodičov pri ich s nárastom vzdialenosti vodičov pri ich

i á i d kč ťi á i d kč ťnemennom priemere narastá indukčnosť nemennom priemere narastá indukčnosť dvojlinky;dvojlinky;pri poklese priemeru vodiča dvojlinky klesá dĺžka pri poklese priemeru vodiča dvojlinky klesá dĺžka pri poklese priemeru vodiča dvojlinky klesá dĺžka pri poklese priemeru vodiča dvojlinky klesá dĺžka veľkého množstva indukčných čiar, t.j. aj stredná veľkého množstva indukčných čiar, t.j. aj stredná dĺžka dĺžka llm magnetických indukčných čiar mimo magnetických indukčných čiar mimo vodičov a narastá indukčnosť dvojlinky;vodičov a narastá indukčnosť dvojlinky;vodičov a narastá indukčnosť dvojlinky;vodičov a narastá indukčnosť dvojlinky;indukčnosť koaxiálneho kábla (obr. 2) s indukčnosť koaxiálneho kábla (obr. 2) s vnútorným vodičom o priemere vnútorným vodičom o priemere a a a vonkajším a vonkajším vodičom o vnútornom priemere vodičom o vnútornom priemere b b sa vypočíta sa vypočíta vodičom o vnútornom priemere vodičom o vnútornom priemere b b sa vypočíta sa vypočíta podľa vzorca:podľa vzorca:

L = ………………….L = ………………….

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníIndukčnosť vedenia Indukčnosť vedenia L L predstavuje pre striedavé predstavuje pre striedavé Indukčnosť vedenia Indukčnosť vedenia L L predstavuje pre striedavé predstavuje pre striedavé

napätie s frekvenciou napätie s frekvenciou f f induktívny jalový odpor, induktívny jalový odpor, induktívnu reaktanciu induktívnu reaktanciu alebo tiež alebo tiež induktanciu induktanciu XXL , , pre ktorú platí vzťah:pre ktorú platí vzťah:pre ktorú platí vzťah:pre ktorú platí vzťah:

XXL XXL = ....................................

Cez pozdĺžnu induktívnu reaktanciu preteká pozdĺžny jalový prúdCez pozdĺžnu induktívnu reaktanciu preteká pozdĺžny jalový prúd.Induktívna reaktancia narastá s frekvenciou a indukčnosťou a

indukčnosť narastá s dĺžkou vedenia.

Zväčšenie dĺžky vedenia spôsobí:• zväčšenie plochy prierezu A magnetického toku Φ,• zväčšenie magnetickej vodivosti Λ (Lambda)

Λ = ………………………………….äčš i i d kč ti L• zväčšenie indukčnosti L,

• zväčšenie induktívnej reaktancie XL.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníIzolačný odpor vedenia Izolačný odpor vedenia RizRizIzolačný odpor vedenia Izolačný odpor vedenia RizRiz

Izolačný odpor Riz medzi vodičmi vedenia je prevrátená hodnota vodivosti G aje prevrátená hodnota vodivosti G atýmto odporom preteká malý prúd (obr. 1). Celkový odpor je nahradený v náhradnom zapojení jediným odporom Riz.p j j ý p iz

Obr. 2 Model izolácie medzi vodičmi vedenia

Obr. 1 Izolačný odpor (v náhr.zap. vedenia)ý p ( p )

Na schematickom obrázku (obr. 2) jevzdialenosť medzi vodičmi a, b označená liziza predstavuje hrúbku izolačnej vrstvy.

Rozmery izolácie sú závislé na konštrukcii kábla.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPlocha prierezu izolácie Plocha prierezu izolácie SSiz je súčinom šírky izolácie je súčinom šírky izolácie Plocha prierezu izolácie Plocha prierezu izolácie SSiz je súčinom šírky izolácie je súčinom šírky izolácie

bbiz a dĺžky vedenia a dĺžky vedenia l.l. Veľkosť izolačného odporu podľa Veľkosť izolačného odporu podľa modelu na obrázku 2 potom je:modelu na obrázku 2 potom je:

RRiz. = ……………………………………..

Vodivosť G je prevrátená hodnota izolačného odporu Riz.Vodivosť sa tiež nazýva zvodom, ktorým preteká priečny prúd Iiz. Jednotkou vodivosti je siemens [S]vodivosti je siemens [S].Vodivosť G (zvod) izolácie je nezávislá na frekvencii napätia rovnako ako izolačný odpor Riz.Z d ý úd j i t i d éh i ál d í l t ť kt úZvodový prúd je pri prenose striedavého signálu po vedení vlastnosťou, ktorú má každý kondenzátor. Táto zložka prúdu narastá s rastúcou frekvenciou a narastajúcim jalovým kapacitným prúdom spôsobujúcim posun elementárnych nábojov v dielektriku, t.j. polarizáciu dielektrika.Zväčšenie dĺžky vedenia spôsobí• zväčšenie plochy prierezu Aiz izolácie medzi vodičmi,• zmenšenie izolačného odporu Riz medzi vodičmi,• zväčšenie vodivosti G (zvodu) izolácie,• zväčšenie priameho zvodového prúdu Iiz (stratového prúdu).

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníParametre vedeniaParametre vedenia

Veličiny vedenia Veličiny vedenia R C L R C L sú závislé dĺžke vedenia Izolačný odpor sú závislé dĺžke vedenia Izolačný odpor Riz Riz Veličiny vedenia Veličiny vedenia R, C, L R, C, L sú závislé dĺžke vedenia. Izolačný odpor sú závislé dĺžke vedenia. Izolačný odpor Riz Riz je nepriamo úmerný dĺžke vedenia, resp. jeho prevrátená hodnota je nepriamo úmerný dĺžke vedenia, resp. jeho prevrátená hodnota --vodivosť vodivosť G G -- je priamo úmerná dĺžke vedenia ako aj ostatné tri veličiny. je priamo úmerná dĺžke vedenia ako aj ostatné tri veličiny. Hodnoty veličín Hodnoty veličín RR, , CC, , L, G, L, G, priamo úmerné dĺžke vedenia vztiahnuté k priamo úmerné dĺžke vedenia vztiahnuté k dĺžk d i 1 k č jú k dĺžk d i 1 k č jú k t d i t d i l b l b dĺžke vedenia 1 km, sa označujú ako dĺžke vedenia 1 km, sa označujú ako parametre vedenia parametre vedenia alebo alebo charakteristiky vedenia a označujú sa čiarkou: charakteristiky vedenia a označujú sa čiarkou: R', C', Ľ, G'.R', C', Ľ, G'.

Prehľad charakteristických hodnôt vedení a ich jednotiek:

Obr. Náhradná schéma vedenia dĺžky 1 km

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníCharakteristické hodnoty sú udávané pre určité frekvencie. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené charakteristiky vedení pri frekvencii f = 800 Hz:

Tab. Charakteristiky vedení (príklady) Druh vedenia

Materiál vodičov

Priemer vodičov

R' [Ω/km] C'[nF/km]

Ľ [mH/km]

G'[S/km]vedenia vodičov vodičov

v [mm][nF/km] [mH/km] [S/km]

vzdušné vedenie

bronz tvrdá meď

2 3 17,7 5,5 5,4 6,0 2,2 2,0 11vedenie, symetrické

tvrdá meď

káblové d i

med' i lá i

0,4 0,6 0,8 300 130 73 2

36 38 40 0,7 0,7 0 7

0,1 0,1 0 1vedenie,

symetrické, krížová štvorka

izolácia z papieru alebo bublinkového polyetylénu

73,2 0,7 0,1

štvorka polyetylénu0,9 1,2 1,4 56,6 31,8

23,434 35 36 0,7 0,7

0,70,1 0,1

0,1

Z charakteristickej hodnoty udávanej výrobcom a z nameranej hodnoty na vedení je možné vypočítať neznámu dĺžku vedenia, napr. / = R/R'.


Príklad: výpočet dĺžky káblaPríklad: výpočet dĺžky kábla

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNáhradná schéma vedenia

V liči l b h kt i tik d i l ň jú d iVeličiny alebo charakteristiky vedenia ovplyvňujú vedenie rovnomerne po celej dĺžke. Tieto charakteristiky sú však pre potreby výpočtu zobrazované ako sústredené pomocou náhradnej schémy vedenia (obr. na predch. str.). Pri použití charakteristických hodnôt predstavuje táto náhradná schéma vedenia dĺžky 1 km.

Hodnoty odporu a indukčnosti vedenia by mali byť symetricky y p y y y yrozložené na oboch vodičoch vedenia. Vodiče sú však zapojené v sérii a preteká nimi rovnaký prúd, preto môžu byť ich celkový odpor R a celková indukčnosť L reprezentované podľa náhradnej schémy spoločnými prvkamiindukčnosť L reprezentované podľa náhradnej schémy spoločnými prvkami (obr.). Vedenie je napájané napätím U1, a zaťažované na výstupe záťažou Ra, resp. prúdom I2.

Obr. Úbytky napätia a prúdy podľa náhradnej schémy vedeniaschémy vedenia

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPôsobenie veličín vedeniaPôsobenie veličín vedenia

Podľa zapojenia prvkov reprezentujúcich jednotlivé veličiny v náhradnej schéme (sériové alebo paralelné zapojenie e č y á ad ej sc é e (sé o é a ebo pa a e é apoje evzhľadom na vstupné svorky) je zrejmý účinok jednotlivých veličín na výstupné napätie a na výstupný prúd. Z náhradnej schémy na obr. 1 je zrejmé, že výstupný prúd nie je závislý len na vstupnom napätí U1, a na záťaži Ra , ale je ovplyvňovaný aj vlastnosťami (veličinami) vedenia:(veličinami) vedenia:Odpor vedenia R

Spôsobuje úbytok napätia UR = R • I, ktorý sa odčíta ako p j y p R , ýstrata od vstupného napätia U1 a zmenšuje tak výstupné napätie U2.Indukčnosť vedenia LPôsobí ako induktívna reaktancia XL pri striedavom napätí, t.j. vytvára úbytok napätia U = X • I ktorý zmenšuje výstupný signálvytvára úbytok napätia UL = XL • I, ktorý zmenšuje výstupný signál voči vstupnému.


Kapacita vedenia CPôsobí ako kapacitná reaktancia XC medzi vodičmi, spôsobuje teda zvod striedavého signálu paralelne k záťaži Ra, teda jalový prúd I = U/X zmenšuje (v závislosti na frekvencii) výstupný prúdprúd IC = U/Xc zmenšuje (v závislosti na frekvencii) výstupný prúd I2.

Vodivosť G (zvod)je prevrátená hodnota priečneho odporu Riz izolácie, cez ktorú preteká priečny zvodový prúd

IG = ……………………………., ktorý zmenšuje výstupný prúd Iktorý zmenšuje výstupný prúd I2.

Pôsobením veličín vedenia sú výstupné hodnoty vedení U2,I2 menšie, než vstupné hodnoty U1 , I1. , 2 e š e, e stup é od oty U1 , 1

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZhrnutie:Zhrnutie:

Odpor a indukčnosť vedenia spôsobujú úbytky napätia, ktoré zmenšujú výstupné napätie. Kapacita vedenia a izolačný zvod spôsobujú prúd, ktorý zmenšuje výstupný prúd.

Telefónne linkyTelefónne linkyKvalita telefónnych liniek by v súčasnej dobe by mala byť

dobrá. Čo všetko môže mať vplyv na kvalitu dátového spojenia?( á ád dát éh t ž i h á h í(zámerne uvádzam dátového, pretože pri hovore nám mnoho vecí nemusí vadiť)1) v prvom rade by mala byť v poriadku inštalácia - v byte, firme atď.,) p y y p y , ,2) nesmie tam byť paralelný telefón!!! Modemy totiž pri nadväzovaní spojenia testujú linku a na rýchlosti prenosu sa dohodnú. Musí byť správne nastavený port modemu pre modemy 56k na rýchlosť 115 200správne nastavený port modemu pre modemy 56k na rýchlosť 115 200 kbit/s, ale nesnažiť sa pripojovať len touto rýchlosťou!!! 3) Pokiaľ sú vodiče linky z nejakého dôvodu predlžované, nesmú byť ) y j p yiba stočené a izolované, ale musia byť pospájkované!!! (vzhľadom na minimálne prechodové odpory).

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníĎalšie faktory ktoré môžu mať vplyv na kvalitu sú:Ďalšie faktory, ktoré môžu mať vplyv na kvalitu sú:4) Zariadenie by malo byť homologizované,5) Samotné vedenie od ústredne (kábel) by nemal mať narušený plášť - vniká doň potom vlhkosť - a vznikajú tak zvody, niekdy sú dokonca tak veľké, že sa to javí ako prizemnený jeden vodič. To vnáša do linky hluky, ale do zariadení aj signály, ktoré môžu byť VF a následne demodulované a prejavia sa ako rušivé až v modeme. Pre hovor nám mnohé nevadí. Prizemnený vodič spôsobuje primárne brum a nesymetriu inak symetrického vedenia. Následne sa uzatvárajú kapacitné prúdy so sieťou 230V a nešťastie môže byť na svete. j p p y y6) Pokiaľ sme schopni aspoň čiastočně vylúčiť vyššie uvedené problémy, a cez to si s tým naším vedením nevieme dať rady, potom by sme mali požiadať Telecom o promeranie linky s tým že ju používame aj pre dátový prenos - preTelecom o promeranie linky s tým, že ju používame aj pre dátový prenos pre zabezpečenie kvalitného telefonovania sú iné odoporúčania ITU-T (skôr CCITT), ak pre dátové okruhy!!!

Telefónne linky vykazujú niektoré základné charakteristické vlastnostiTelefónne linky vykazujú niektoré základné charakteristické vlastnosti. Sú to: • Odpor R(Ohm) rádovo ………………………

I d kč ť L(H ) ád• Indukčnosť L(Henry) rádovo ………………..• Kapacita C (Farad) rádovo ………………….• Zvod G (Siemens) rádovo …………………..

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníOd týchto, tzv. primárnych „konštánt“ vedení - rôznych pre rôzne

druhy vedení - vzdušné, káblové nízkofrekvenčné, káblové vysokofrekvenčné koaxiálne a kombinované sa potom odvíjajú ajvysokofrekvenčné, koaxiálne a kombinované sa potom odvíjajú aj ich tzv. sekundárne konštanty vedení, ktorými sú :

• Impedancia Z, • Tlmenie v dB, • Rýchlosť šírenia, • Harmonické a fázové skreslenie• Harmonické a fázové skreslenie.

Pokiaľ sa budeme teraz zaoberať iba miestnou sieťou , tak ako to asi väčšina z nás vníma - ústredňa a náš telefón alebo modem - budú nás zaujímať predovšetkým:

1 Odpor vedenia1. Odpor vedenia, 2. Zvody vedenia, 3. Impedancia vedenia 4 Tl i d i4. Tlmenie vedenia 5. Hluky - rušivé napätia.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníODPOR d i ODPOR vedenia:

Obmedzujúcí faktor možnosti pripojenia k ústredni vzhľadom na potrebný prúd dodávaný ústredňou do nášho koncovéhona potrebný prúd dodávaný ústredňou do nášho koncového telekomunikačného zariadenia (KTZ). Typická hodnota cca 40mA, minimálna potom cca 25mA. Z toho v závislosti na materiáli vodičov a i h i l áj í ätí ú t d ( b kl 60V éich priemere spolu s napájacím napätím ústredne (obvykle 60V; nové ústredne môžu mať aj 48V) dostávame maximálnu možnú vzdialenosť od ústredne po vodičoch (nie vzduchom) asi okolo 8-10km pre 60Vp ( ) pnapájanie a o 20% menej pre 48V napájanie.

Sem je potrebné započítať aj všetky prechodové odpory, ktoré môžu byť napr pod skrutkou v spojke káblov v rozvádzačoch atďmôžu byť napr. pod skrutkou, v spojke káblov, v rozvádzačoch atď. Nedokonalý kontakt, ktorý sa navyše ešte mení, je horší, než zvýšený odpor konstantný. Na odpore, ako jednej z primárnych konštánt, totiž závisí tlmenie vedenia a impedancia vedenia. Ak sa teda mení odpor, nutne sa mení aj impedancia a tlmenie. Pre modem a fax to napr. znamená meniacu sa silu signálu a jeho kvalitu Prechodový odporznamená meniacu sa silu signálu a jeho kvalitu. Prechodový odpor dokáže linku úplne prerušiť.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríklad: Dajme tomu, že máme telefónnu linku a používame telefón a modem. Ústredňa poskytuje 60V alebo 48V napájanie a prúd pre používaný prístroj. Keď ale ústredňa vyzváňa - posiela striedavých sinusových 75V/25Hz Pokiaľ je niekde prechodovýodpor je totosinusových 75V/25Hz. Pokiaľ je niekde prechodovýodpor, je toto napätie schopné ho preraziť a vedenie sa bude chovať v poriadku. Pre lepšie pochopenie teraz pripusťme, že toto vedenie prestaneme používať pre telefón a zriadime svojpomocne pevnú linku pripojenú k Internetu. Čo sa stane? 1) Zmizne z propojovacieho reťazca ústredňa a teda napájacie napätie1) Zmizne z propojovacieho reťazca ústredňa a teda napájacie napätie 60V alebo 48V a taktiež sa nebude vyzváňať, teda i 75V/25Hz. Nemáme teraz žiadne napätie, ktoré by prechodový odpor "prerazilo". 2) P i ť ž á d Sil i ál k ú d á2) Pripusťme, že nám zostane modem. Sila signálu, ktorú modem sám posiela do vedenia by mohla čisto teoreticky byť najviac 0,775V !!! Ale nesmie byť, vďaka predpisom ITU-TSS, môže byť max. -6dB čo jenesmie byť, vďaka predpisom ITU TSS, môže byť max. 6dB čo je 0,3875V !!!POZNÁMKA: - telefónny prístroj dodáva do telefónneho vedenia o i d ii 600 Ω ýk 1 W č d dá äť á ú ňimpedancii 600 Ω výkon 1mW , čomu zodpovedá napäťová úroveň 0,775V čo je v telekomunikáciách úroveň signálu 0 dB.!!! Čo sa teda bude diať ďalej?

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedení3) Vzhľadom na to že modemy pri nadväzovaní spojenia testujú linku na3) Vzhľadom na to, že modemy pri nadväzovaní spojenia testujú linku na rýchlosť prenášaných dát, niektoré dokonca aj na veľkosť prúdu vedením (to máme už ústredňu zase na svojom mieste) môže sa stať, že na začiatku je šetko poriadk Prúd sa o edení stálil prenáša sa analógo ý signál avšetko v poriadku. Prúd sa vo vedení ustálil, prenáša sa analógový signál a

prechodový odpor sa postupne začína zväčšovať, prúd postupne klesá, žiadne zvonenie. Žiadne napätie potrebnej sily, ktoré by prechodový odpor prerazilo. A tak signál a prúd vo vedení klesá ďalej.

Aké sú možnosti?A) Ak klesne prúd od ústredne pod medzu, keď modem už nie je schopný udržať slučku, dôjde k rozpojeniu! B) Ak klesá signál od modemov, nášho i náprotivného, ale prúd vo vedení je ) esá s g á od ode o , áš o áp ot é o, a e p úd o ede jev poriadku, môže klesať signál až na úroveň - 43dB !! Tomu zodpovedá sila signálu (vo voltoch) 0,006V!!! Pri 0,005V by mal už zrušiť spojenie Je tu síce ešte istá tolerancia takže niektorý modem môžezrušiť spojenie. Je tu síce ešte istá tolerancia, takže niektorý modem môže zrušiť spojenie až pri 3mV, ale to už podľa odoporúčania ITU-TSS "MUSÍ"zavesiť. Navyše si treba uvedomiť, že sa už pohybujeme na úrovniach hlukov!! Preto modemy majú možnosť nastaviť menšie citlivosťúrovniach hlukov!! Preto modemy majú možnosť nastaviť menšie citlivosť vstupov a to o 10dB teda z - 43dB na hodnotu -33dB. Podobne taktiež faxy.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníIMPEDANCIA - Z

f fImpedancia telefónneho vedenia a taktiež telefónneho prístroja má mať hodnotu 600 Ω. Ak je tomu tak u oboch, a sú vzájomne spojené, potom zdroj signálu odovzdáva záťaži optimálny výkon. Z rovnice prispôsobenia potom platí, že polovica ýk t tí út d d j l i j d d á áť ži t dvýkonu sa stratí na vnútornom odpore zdroja a polovica je odovzdaná záťaži, teda

vedeniu. Po odčítaní tlmenia potom zistíme, koľko sa dostáva na náprotivný modem. (Pozor! Modemy smú ale vysielať len 0,3875V maximálne), pretože ide o signál konštantnej úrovne na rozdiel od hovoru Istú analógiu môžeme nájsť pri HiFikonštantnej úrovne na rozdiel od hovoru. Istú analógiu môžeme nájsť pri HiFi –sínusový versus hudobný výkon. Možno by si niekto povedal, že to nie je tak hrozné. Je a nie je. Uvedieme to na príklade.

V aute vnútorný odpor batérie je asi 0 004 Ω Batéria je pripojená jednouV aute vnútorný odpor batérie je asi 0,004 Ω. Batéria je pripojená jednou stranou na kostru auta a tu bude povedzme prechodový odpor 0,1 Ω. Druhá strana batérie je pripojená na štartér s prechodovým odporom 0,01 Ω. Pri štarte preteká štartérom napríklad 100 A Aké sú úbytky napätia na jednotlivých odporoch? (U = R • I)štartérom napríklad 100 A. Aké sú úbytky napätia na jednotlivých odporoch? (U R I)

Batéria ……………………..Pripojenie na kostru ……………………..Pripojenie na štartér …………………….p jStrata …………………….

Na štartovanie nám potom zostane z 12V batérie na štartéri 0,6V a s tím sa pnedá naštartovať! Takže nie vždy musí byť zlá batéria, keď auto neštartuje. Medzi pracovníkmi pracujúcimi v oblasti telekomunikácií sa často hovorí, že prechodový odpor vedenia je postrachom spojárov.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníVlnová impedancia vedenia Z

Úči k j d tli ý h l ži k dľ áh d j hé d iÚčinky jednotlivých zložiek podľa náhradnej schémy vedenia na striedavý (napr. sínusový) signál nie sú časovo synchrónne a predstavujú vo svojej súčinnosti komplexnú impedanciu, ktorá spôsobuje fázový posun medzi napätím a prúdom na vedení. Fázové posuny medzi vektormi prúdu a napätia je možné popísať pomocou komplexných čísel v Gaussovej rovine. Výraz pre vnútornú vlnovú impedanciu je možné vyjadriť v tvare: ý p p j yj

………………………………………….………………………………………….

Dlhé vedenie je možné reprezentovať náhradným zapojením zloženým z článkov zobrazených na nasled obr so zaťažovacím odporom R (respz článkov zobrazených na nasled. obr. so zaťažovacím odporom Ra (resp. impedanciou) na konci (obr.). Pri nekonečne dlhom vedení je účinok Razanedbateľný. Hodnoty R, L, G, C vo výraze pre Z musia byť vztiahnuté k rovnakej dĺžke vedenia (násobné konštanty pre inú než jednotkovú dĺžku sarovnakej dĺžke vedenia (násobné konštanty pre inú než jednotkovú dĺžku sa vykrátia).

Obr. Náhradná schéma dlhého vedenia


Pri veľmi dlhom vedení sa impedancia vedenia z pohľadu p pvstupu

Z U / IZ = U1 / I1

javí rovnako pri rozpojenom zaťaženom alebo skratovanomjaví rovnako pri rozpojenom, zaťaženom alebo skratovanom výstupe.

Vlnová impedancia je pre oblasť vysokých frekvencií charakteristickým údajom pre vedenie. Skôr používaná televízna dvojlinka mala impedanciu 300 Ω a dosiaľ používaný koaxiálny kábel má impedanciu 75 Ω (pre oblasť III. a IV. TV pásma)pásma).


Obr. Priebeh okamžitej hodnoty napätia a prúdu pozdĺž vedenia v určitom okamihu šírenia sínusového signálu

Efektívne hodnoty napätia i prúdu sa zmenšujú proporcionálne so vzdialenosEfektívne hodnoty napätia i prúdu sa zmenšujú proporcionálne so vzdialenos-ťou od vstupu vedenia (zdroja signálu) a jejich pomer zostáva zachovaný (obr.) a je rovný absolútnej hodnote vlnovej impedancie Z (absolútnej hodnote komplexného čísla vyjadrujúceho impedanciu vedenia v komplexnom tvare) keď platí:vyjadrujúceho impedanciu vedenia v komplexnom tvare), keď platí:

Z = …………………………………

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníOznačenie vlnová impedancia súvisí s pomerom vĺnOznačenie vlnová impedancia súvisí s pomerom vĺn

striedavého napätia a vĺn striedavého prúdu šíriacich sa synchrónne s fázovým posunom po vedení.sy c ó e s á o ý posu o po edePri šírení týchto vĺn sa na začiatku i v každom mieste vedenia mení okamžitá hodnota napätia s frekvenciou vstupného signálu. Rozdelenie nábojov v oboch vodičoch vedenia zodpovedá okamžitým hodnotám prúdu v jednotlivých miestach vedenia.

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺnRýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn

v = ……………………

závisí na permitivite a permeabilite prostredia, t.j. na druhu kábla. Vo vzduchu je εr = 1, µr = 1 a vlnenie sa šíri rýchlosťou j r , µr ý

svetla c. Rýchlosť šírenia signálu v kábloch je medzi 210 000 km/s až 300 000 km/s (rýchlosť svetla).

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníVýpočet vlnovej impedancie Z pre vedenie bežnej dĺžky (nie nekonečnej) jeVýpočet vlnovej impedancie Z pre vedenie bežnej dĺžky (nie nekonečnej) je možné uskutočniť približne dvojakým spôsobom.

Obr. 1 Vedenie naprázdno

Obr. 2 Vedení nakrátko

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedení1. Výpočet z výsledkov merania1. Výpočet z výsledkov merania

Pri rozpojenom a pri skratovanom konci vedenia (obr. 1 a 2) je možné na vstupe vedenia napájaného signálom zmerať efektívne hodnoty napätia a prúdu a z nich vypočítať pre oba prípady impedanciu (vlnovú impedanciu)prúdu a z nich vypočítať pre oba prípady impedanciu (vlnovú impedanciu) vedenia:

- vlnový odpor vedenia naprázdno Z 0 (Ra —> ∞)vlnový odpor vedenia nakrátko Z (R = 0)- vlnový odpor vedenia nakrátko Z k (Ra = 0)

Pri vedení naprázdno sa neuplatnia členy R, L a platí:

………………………………………………….

Pri vedení nakrátko sa neuplatnia členy G C a platí:Pri vedení nakrátko sa neuplatnia členy G, C a platí:

………………………………………..……….Vlnovú impedanciu vedenia Z je potom možné vypočítať zo vzťahu:

……………………………………………………..

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedení2. Výpočet z veličín vedenia2. Výpočet z veličín vedenia

Obecný vzorec pre vlnovú impedanciu v komplexnom tvare poskytne výsledok dávajúci predstavu i o fázových pomeroch vĺn

äti úd P b lút h d t i d i š k žínapätia a prúdu. Pre absolútnu hodnotu impedancie sa však používa niektorá zo zjednodušených foriem vzorca.

Zjednodušenie je možné uskutočniť pre oblasť vysokých j j p y ýfrekvencií, t.j. pro veľké ω (vedenia pre diaľkové multiplexné prenosy), alebo pre oblasť nízkych frekvencií (vedenie pre hovorové pásmo).

Veličiny použité na výpočet sa musia všetky vzťahovať kVeličiny použité na výpočet sa musia všetky vzťahovať k rovnakej dĺžke vedenia. Hranice medzi rozsahom vyšších a nižších frekvencií ležia v prípade diaľkových oznamovacích káblov medzi 5 kHz a 50 kHz a je určená podmínkou R = XL.

Pri vyšších frekvenciách je induktívna reaktancia XL = ω• Lrádovo väčšia než odpor R a pri nižších frekvenciách je naopak vočirádovo väčšia než odpor R a pri nižších frekvenciách je naopak voči odporu R zanedbateľná. U bežných oznamovacích vedení je možné v každom prípade zanedbať zvod G voči kapacitnej susceptancii

Bc = ………………………….


V uvedených prípadoch je potom možné vzorec pre vlnovúV uvedených prípadoch je potom možné vzorec pre vlnovú impedanciu Z zjednodušiť na tvary:

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríklady: výpočty vlnovej impedancie vedenia ZPríklady: výpočty vlnovej impedancie vedenia Z

Príklad 1: Určite vlnovú impedanciu Z dvojvodičového symetrického vedenia s plnými medenými vodičmi o priemere 0,6mm pri frekvencii f = 800 Hz (R >>XL).medenými vodičmi o priemere 0,6mm pri frekvencii f 800 Hz (R XL).Riešenie: V tabuľkách je možné nájsť tieto parametre uvedeného vedenia: R' = 130 Ω/km, C' = 38 nF/km. Zo vzťahu pre veľkosť vlnovej impedancie Z na nízkych frekvenciách vyplýva: yp ý

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríklad 2: Určite vlnovú impedanciu Z dvojvodičového symetrického vedeniaPríklad 2: Určite vlnovú impedanciu Z dvojvodičového symetrického vedenia s plnými medenými vodičmi o priemere 1,2mm pri frekvencii f = 120 kHz (R << XL , G << ω• C).RiešenieRiešenie: V tabuľkách je možné nájsť Ľ = 0,7 nF/km.Zo vzťahu pre vlnovú impedanciu Z pre vysoké frekvencie vyplýva:

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníV bl ti í k h f k ií j f k č á á i l ť l jV oblasti nízkych frekvencií je frekvenčná závislosť vlnovej

impedancie ovplyvnená kapacitou vedenia, ktorá spôsobí oneskorenie napätia za prúdom. Fázový uhol medzi napätím a prúdom je možné p p ý p p jodvodiť z komplexného tvaru impedancie. Pokiaľ stačí vypočítať len efektívnu hodnotu prúdu, je možné deliť efektívnu hodnotu impedancie |Z | ktorej výpočet sa obíde bez odmocňovania komplexného (resp|Z |, ktorej výpočet sa obíde bez odmocňovania komplexného (resp. čisto imaginárneho) čísla R/(j•ω•C).

V oblasti vysokých frekvencií sa vedenie chová ako LC rezonátor a neposúva fázovo prúd voči napätiu. Výraz pod odmocninou je po úprave reálny a hodnota impedancie Z je taktiež reálna čo zodpovedá rovnakej fázi napätia a prúdureálna, čo zodpovedá rovnakej fázi napätia a prúdu.Vlnová impedancia vedenia je: • pri nízkej frekvencii a malom zvode frekvenčne závislá a• pri vysokej frekvencii nezávislá na jej veľkosti.

Vlnová impedancia telefónnych káblov s papierovou izoláciou použí-vaných v miestnych sieťach býva v rozpätí od 600 Ω do 1200 Ω. Diaľkové káble majú tieto vlnové impedancie:• symetrický kábel pre S0 zbernicu ISDN: Z = 100 Ω,• koaxiálny kábel: Z = 50 Ω až 75 Ω.


Impedančné prispôsobenieNa prenos informácií v oznamovacej technike je je potrebné len máloNa prenos informácií v oznamovacej technike je je potrebné len málo

energie. Energia preneseného signálu však musí stačiť na zreteľnú identifikáciu signálu v prijímači. Každé prenosové vedenie pôsobí ako spotrebič a tlmí signálspotrebič a tlmí signál.

Vedenie teda zaťažuje zdroj signálu svojou vlnovou impedanciou Z . Ďalšie straty môže spôsobiť rušivé stojaté vlnenie, ktorému je možné zabrániť elimináciou miest, kde sa mení skokom hodnota impedancie vedenia. Jednotlivé prvky prenosového reťazca musia byť preto vzájomne impedančne prispôsobené.

Príkladom prenosového reťazca sú dva telefónne prístroje spojené oznamovacím káblom. Zdroj signálu je predstavovaný zdrojom energie s vnútorým odporom Ri , zaťažovaný impedanciou vedenia Z . Na výstupe ý p i ý p ý pnapája vedenie ako zdroj s vnútornou impedanciou Z prijímač s odporom Ra(obr. 1).

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríkladom prenosového reťazca sú dva telefónne prístroje spojenéPríkladom prenosového reťazca sú dva telefónne prístroje spojené

oznamovacím káblom. Zdroj signálu je predstavovaný zdrojom energie s vnútorným odporom Ri , zaťažovaný impedanciou vedenia Z . Na výstupe napája vedenie ako zdroj s vnútornou impedanciou Z prijímač s odporom Rnapája vedenie ako zdroj s vnútornou impedanciou Z prijímač s odporom Ra (obr. ).

Obr. Prispôsobovacie obvody vedenia

Prenosové podmienky v obvode s odpormi Ri a Ra sú najvýhodnejšie vtedy, ak je na záťaž Ra odovzdávaný maximálny výkon.


Obr. Spôsoby zaťaženia zdrojaObr. Spôsoby zaťaženia zdrojap y jp y j

Na obrázku 2/178 sú znázornené tri zásadne odlišné prípady veľkosti Na obrázku 2/178 sú znázornené tri zásadne odlišné prípady veľkosti záťažezáťaže RR Dva krajné prípady nemajú praktický význam ide o:Dva krajné prípady nemajú praktický význam ide o:záťaže záťaže RRaa. . Dva krajné prípady nemajú praktický význam, ide o:Dva krajné prípady nemajú praktický význam, ide o:vedenie naprázdno vedenie naprázdno (R(Ra = = ∞), ∞), keď nepreteká záťažou prúd keď nepreteká záťažou prúd (I(Ia = = 0),0),vedení nakrátko vedení nakrátko (R(Ra = 0), keď na výstupe nie je napätie = 0), keď na výstupe nie je napätie (U(Ua = = UU0' ' = 0).= 0).


Obr Zdanlivý výkon S na záťaži R v závislosti na veľkosti R pri konštantnom RObr. Zdanlivý výkon Sa na záťaži Ra v závislosti na veľkosti Ra pri konštantnom Ri

V oboch týchto krajných prípadoch je výkon odovzdaný na záťaž nulový. Na obrázku 3/178 je znázornený priebeh odovzdaného výkonu z vedenia oobrázku 3/178 je znázornený priebeh odovzdaného výkonu z vedenia o impedancii Z = 600 Ω. na záťaž s meniacim sa odporom. Z grafu je vidieť, že odovzdaný výkon na Ra je maximálny, ak je Ra = Z . Tento stav sa nazýva ýk é i ô b i C lk ý úči äti úd kt é i ú fávýkonové prispôsobenie. Celkový súčin napätia a prúdu, ktoré nie sú vo fáze,

je zdanlivý výkon S:S = …………………. [VA]

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNa záťaž Ra môže byť prenášaný najvyšší výkon, ak sa rovná vnútornému odporu zdroja. Pri Ra = Ri dôjde k výkonovému prispôsobeniu.

Pri prenose striedavých signálov musí byť dosiahnuté impedančné prispôsobenie, t.j. Z a = Z i.p p j i

Obr. Impedančné prispôsobenie pomocou transformátora

Na obrázku je znázornené prispôsobenie impedancie zdroja signálu i prijímača j p p p j g p jsignálu impedanciou kábla pomocou oznamovacích transformátorov. Impedancia je transformovaná s druhou mocninou prevodu p, ktorý vyjadruje pomer počtu závitov oboch vinutípomer počtu závitov oboch vinutí.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNeprispôsobenie a odrazy

V i t h kd í k kObr. Odrazy vlnenia

V miestach, kde sa mení skokom hodnota impedancie na prenosovej ceste, dochádza k čiastočnému odrazu signálu a k

y

interferencii odrazenej vlny s pôvodnou postupnou vlnou za vzniku stojatého vlnenia (obr.). Stojaté vlny majú na rozdiel od postupných vĺn amplitúdu danú polohou. V niektorých miestach majú teda vlny minimá (uzly) a v niektorých maximá (kmitne).(uzly) a v niektorých maximá (kmitne). Stojaté vlnenie spôsobuje tlmenie aj skreslenie pôvodného vlnenia, pôsobí teda rušivorušivo.

Mierou odrazu na konci vedenia s impedanciou Z zaťaženého impedanciouZ je činitel odrazu rZa je činitel odrazu r.

Pre pomer stojatých vĺn platí:

…………………………………….. ………………………………………………….

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríklad: výpočet činiteľa odrazu vlnenia r

N káb l i d i 50 Ω j i j ý i b i ô b iNa kábel s impedanciou 50 Ω je pripojený priamo bez prispôsobenia kábel 75 Ω. Vypočítajte činiteľ odrazu r v mieste napojenia.

V i t j i t d d í 20 % dĺž j l ätiV mieste napojenia sa teda odrazí 20 % pozdĺžnej vlny napätia.Na nerušený príjem je nutné vylúčiť miesta so skokovou zmenou impe-

dancie. Prispôsobenie je možné uskutočniť pomocou transformátora (obr. ).

Obr. Prispôsobenie pomocou transformátora

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníTlmenie na vedení (zoslabenie signálu)

Pri prenose signálu po vedení vznikajú pri prietoku prúdu straty, ktoré sa menia na teplo vo vodičoch aj v izolácii. Straty spôsobujú zmenšenie amplitúdy signálu, čo je možné zistiť porovnaním vstupného a výstupného signálu na obrazovkeporovnaním vstupného a výstupného signálu na obrazovke osciloskopu. Signál je prenosovým vedením tlmený.

Tlmenie spôsobuje úbytok energie signálu počas prenosu.

Príčinou tlmenia sú straty na činnom odpore vodiča, straty na izolačnom odpore a straty sprevádzajúce striedavú polarizáciu dielektrika (izolácia tvoriaca s vodičmi kondenzátor) Straty nadielektrika (izolácia tvoriaca s vodičmi kondenzátor). Straty na napätí a prúdu signálu tvoria v súhrnnom súčine svojich okamžitých hodnôt výkonové straty. ý ý y

Tlmenie bude podrobnejšie prebraté na cvičeniach!!!

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníRušenie prenosuRušenie prenosu

Pre zákazníkov v oblasti telekomunikácií je popri cene dôležitým kritériom aj kvalita služieb.ý jKvalita telekomunikačných služieb je okrom iného znižovaná rušením prenosu.

Prenos správ vo forme analógových alebo digitálnych signálov môže byť rušený z najrôznejších príčin.

Jednou z príčin rušenia môže byť samotné prenosovéJednou z príčin rušenia môže byť samotné prenosové vedenie, ale zdrojom rušenia môžu byť aj ostatné prvky prenosovej cesty.p j y

Poruchy môžu vznikať v samotnom prenosovom systéme alebo môžu prichádzať zvonku.

Dá ý i ál j ijí č id ifik ý ákl dDátový signál je prijímačom identifikovaný na základe svojho tvaru, frekvencie, amplitúdy (veľkosť signálu) a okamihu prijatia V závislosti na spôsobu prenosu môžu byť všetkyprijatia. V závislosti na spôsobu prenosu môžu byť všetky uvedené parametre signálu na výmenu informácií dôležité.


Obr. 1 Vstupný signál Obr. 1 Vstupný signál vedenia vedenia UUv1 a rušený a rušený ý ý álý ý ál

Obr. 2 Prvé tri harmonické zložky striedavého obdĺžnikovéhov1

výstupný signál výstupný signál vedenia vedenia UUv2v2

striedavého obdĺžnikového signálu

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNa obrázku 1 sú znázornené typické zmeny tvaru obdĺžnikové-Na obrázku 1 sú znázornené typické zmeny tvaru obdĺžnikové

ho striedavého signálu. Obdĺžnikový signál je možné pomocou Fourierovej transformácie zložiť z nepárnych harmonických (sínusových) signálov (obr. 2). Prvé tri signály (sin ωt, sin 3 ωt,sin 5ωt) sú na obrázku označené S1, S2, S3. Na vedení dochá-d i k tý t jdza pri prenose k týmto javom: • z dôvodu väčšieho tlmenia vysokých harmonických frekvencií dochádza k zošikmeniu zvislých hrán impulzu a k zaobleniu ichdochádza k zošikmeniu zvislých hrán impulzu a k zaobleniu ich tvarov, čo je vidieť na priebehu signálu Sg, ktorému chýbajú vo svojej skladbe vyššie harmonické frekvencie (obr. 2/168); zošikmenie hrán je označované ako oneskorenie nábehov a zostupov (hrán impulzov),

tlmenie na vedení zmenšuje amplitúdu signálu• tlmenie na vedení zmenšuje amplitúdu signálu, • tvar signálu sa navyše zmení vplyvom skreslenia, • vonkajšie rušivé signály sa pripočítajú k prenesenému signálu avonkajšie rušivé signály sa pripočítajú k prenesenému signálu a menia jeho tvar. Na priebehu signálu sú väčšinou poznateľné ako rušivé špičky.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníPríčiny rušenia prenosu je možné rozdeliť do týchto štyroch

skupín:

• tlmenie, • oneskorenie,oneskorenie, • skreslenie, • poruchy.

Na lepšie pochopenie jednotlivých rušivých vplyvov budú vysvetlené tieto vplyvy oddelene ako by vždy išlo o vedenie svysvetlené tieto vplyvy oddelene, ako by vždy išlo o vedenie s jediným zo štyroch uvedených typov rušenia.Pre názornosť vždy bude zobrazený časový priebeh signáluPre názornosť vždy bude zobrazený časový priebeh signálu na začiatku vedenia (signál vysielača) a na konci vedenia (signál na vstupu prijímača) tak, ako pri sledovaní pomocou dvojkanálového osciloskopu.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníTlmenie (celkové)Tlmenie (celkové)Nasledkom tlmenia je amplitúda napätia na konci vedenia U2 menšia než amplitúda napätia U1, signálu na začiatku vedenia.

Z priebehov U1 a U2 na obr. je vidieť, že tlmenie (frekvenčne nezávislé t j tlmenie vplyvomnezávislé, t.j. tlmenie vplyvom činnej zložky impedancie) spô-sobí len lineárne skreslenie a zachová tvar krivky priebehuzachová tvar krivky priebehu. Signál je reprodukovateľný, pokiaľ ho je ešte možné

il iťzosilniť.

Obr. Vplyv tlmenia na amplitúdu signálu

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníOneskorenie

Rýchlosť, ktorou sa šíria dátové signály v kovových (prevažne medených) vodičoch, je približne 70 % rýchlosti svetla, t.j. približne 230 000 km/s. Pri tejto rýchlosti nevzniká ešte pri dialógu medzi pozemskými stanicami j ý p g p ýoneskorenie, ktoré by zdržovalo dialóg (ako napr. pri komunikácii s kozmo-nautami na Mesiaci).

Praktické pokusy ukázali, že onesko-renie kratšie než 0,25 s nepôsobí pri

l f í šitelefonovaní rušivo.

Pri prenosoch využívajúcich satelity môže dôjsť k väčšiemu oneskoreniu súčtom oneskorení zo všetkých dielčich prenosových trás (obr. ).

Obr. 2 Vplyv oneskorenia na časový posun signálu

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníSkreslenieSkreslenie

Ak sa mení, na rozdiel od tlmenia (lineárneho) a oneskorenia, tvar krivky časového priebehu signálu, ide o skreslenie (tvarové) – viď obr. Silné tvarové skreslenie signálu vysielanej správy vedie často k chybnej interpretáciitvarové skreslenie signálu vysielanej správy vedie často k chybnej interpretácii správy v prijímači.

Obr. Vplyv skreslenia na tvar signálu

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníÚtlmové skreslenie

V h f k č á l ň j tl i i l dV hovorovom frekvenčnom pásme ovplyvňuje tlmenie nielen odpor vodičov, ale taktiež elektrická kapacita kábla.

Pri prenose signálu v hovorovom pásme sú vysoké frekvencie tlmené viac než nízke frekvencie, pretože vedenie pôsobí ako dolná priepusť. Podanie obmedzeného zvuku je potom bezfarebné (hluché). Ak má byť zachovaná zrozumiteľnosť reči, musia byť dodržané limity tlmenia Δa na y yokrajoch pásma (obr.).

Útlmové skreslenie sa odvodzuje z rozdielu Δa medzi tlmením na hornomrozdielu Δa medzi tlmením na hornom alebo dolnom okraji prenášaného pásma a tlmením na referenčnej f k ii f kt é j h éfrekvencii fm, ktoré je pro hovorové pásmo stanovené na 800 Hz (obr. ). Rozdiel je väčšinou väčší smerom k hornej hranici pásma (fh) než k dolnej hranici pásma (fd).Útlmové skreslenie je možné kom-penzovať pásmovou priepusťou.

Obr. Tlmenie závislé na frekvencii


Harmonické skreslenie

Podstatou harmonického skreslenia je vznik dodatočných vyšších harmonických frekvencií, ktoré sú celými násobkami prenášaných f k ií Ti t f k i ik jú li áfrekvencií. Tieto frekvencie vznikajú prenosom cez nelineárne prvky alebo osciláciami častí obvodov. Tieto vyššie harmonické frekvencie prelaďujú hlas do jasného zvonivého alebo rinčiacehofrekvencie prelaďujú hlas do jasného zvonivého alebo rinčiaceho zvuku.

Harmonické skreslenia, nazývané tiež nelineárne skreslenia, vznikajú pri prenose signálu cez členy (napr. zosilňovače) s nelineárnou charakteristikou.


Obr. 2 Prevod signálu na lineárnej Obr. 3 Prevod signálu na nelineárnej Obr. 2 Prevod signálu na lineárnej charakteristike odporu

g jcharakteristike diódy

Na činnom (ohmickom) odpore R vytvára sínusové napätie sínusový prúd. Od-por má lineárnu charakteristiku (obr. 2). Na nelineárnom prvku, akým je napr. dióda, vytvára sínusový napäťový signál nesínusový prúdový signál (obr. 3), ktorý je oproti napäťovému signálu tvarovo skreslený.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníTvarové skreslenie je možné simulovať alebo vyvolať pripočítaním

vyšších harmonických signálov k pôvodnému (základnému harmonickému) signálu.

Mierou harmonického skreslenia základného harmonického signálu s gamplitúdou U1f vyššími harmonickými signálmi s amplitúdami U2f, U3f, ... je činiteľ harmonického skreslenia

d = ..........................................................

Harmonické nelineárne skreslenie nie je možné dodatočne kompenzovať, preto mu je potrebné zabrániťpreto mu je potrebné zabrániť.Nelineárne skreslenie je možné obmedziť:• voľbou pracovných bodov v lineárnych častiach prenosových charakteristíkcharakteristík,• malým rozkmitom signálu (len v lineárnej časti charakteristiky),• negatívnou spätnou väzbou zosilňovačov.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníČasové skreslenie

Indukčnosti a kapacity na ceste prenosu signálu spôsobujú svojími frekvenčne závislými reaktanciami rozdielne oneskorenia pre signály vysokých a nízkych frekvencií.

Pri prenose signálov v hovorovom pásme prichádzajú nízke frekvencie do prijímača skôr než vysoké frekvencie.

Pri prenose reči vzniká skreslenie časovým oneskorením sikaviek s vysokými frekvenciami spôsobujúce rušivé cvrlikanie. Pri striedavom signále zloženom z dvoch odlišných frekvencií môže časový odstup dielčich signálov na konci vedenia rušiť rozpoznanie a vyhodnotenie celkového signálu. ČČasové skreslenie (skreslenie oneskorením) je udávané ako časová diferencia Δt

medzi oneskorením tx signálu o frekvencii fx a oneskorením tm signálu (tónu) so strednou hovorovou frekvenciou fm = 800 Hz. Pre frekvenciu fx je teda časové k l iskreslenie:

Δt = ………………………….Zatiaľ čo pri prenose hovoru nepôsobí časové skreslenie (časové rozdiely) do

10 ms rušivo na zrozumiteľnosť reči, je pri prenose riadiacich znakov zložených z dvoch alebo vícerých tónov (frekvencií) toto skreslenie už príliš veľké. V prípade riadiaceho signálu je správne vyhodnotenie dôležité, preto musia prísť do prijímača š tk f k č é l žk i ál úč ( ibliž )všetky frekvenčné zložky signálu súčasne (približne naraz).Časové skreslenie je možné vyrovnať štvorpólom s opačnou frekvenčnou

charakteristikou oneskorenia.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníRušenie cudzími signálmi

Cudzie signály namodulované pri prenoCudzie signály namodulované pri preno-se na prenášaný signál (obr.) spôsobujú skreslenie správy. Zmenu tvaru krivky

i b h i ál j ž é ťpriebehu signálu je možné pozorovať napr. na osciloskope a prijímaný hovor je rušený napr. praskotom zhoršujúcim zrozumiteľnosť. Podľa výsledného efektu je možné toto rušenie počítať medzi skres-lenie. Toto rušenie je však možné oddeliť jod rušení vzniknutých na vedení, a to v prípade cudzích rušivých signálov aj v prí-pade iného rušení posluchupade iného rušení posluchu.

Cudzie signály pochádzajú z cudzích elektrických obvodov ako napríklad:•vedenie diaľkovej signalizácie•vedenie diaľkovej signalizácie spôsobujúce presluchy, silnoprúdové vedenia napájajúce spínané výkonné

i d izariadenia.Cudzie napätia sa môžu prenášať

rôznymi nechcenými väzbami.

Obr. Hovorový a rušivý signál a ich súčet

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníVäzby medzi elektrickými obvodmi

Elektrický obvod môže byť ovplyvňovaný iným elektrickým b d l t d ki ľ d i b b d i i t j j káobvodom len vtedy, pokiaľ medzi oboma obvodmi existuje nejaká

väzba.Existujú tri druhy väzieb medzi elektrickými obvodmi:Existujú tri druhy väzieb medzi elektrickými obvodmi:

• galvanická väzba• kapacitná väzba p• indukčná väzba

Galvanická väzba medzi elektrickými obvodmi vznikne, ak sú di j é ň d h i t hvodivo spojené aspoň v dvoch miestach.Kapacitní väzba vzniká nielen prostredníctvom kapacity medzi

vodičmi jedného vedenia ale taktiež prostredníctvom kapacityvodičmi jedného vedenia, ale taktiež prostredníctvom kapacity medzi vodičmi susedných vedení.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníNapätie medzi vodičmi jedného vedenia vytvára elektrické pole, ktoré

ô bí d ú d jli k l kt t ti ký úči k ý ýpôsobí na susednú dvojlinku elektrostatickým účinkom nazývaným influencia, ktorá spôsobí rozdelenie a premrštenie nábojov (znázornené na obrázku 1/190).

Týmto spôsobom sa prenáša striedavý signál do susedného vedenia, kde je nežiaduci a pôsobí rušivo. Na lepšie pochopenie vzájomnej orientácie polarít signálu je na obrázkoch znázorňovaný stav pri jednosmernom prúde, p g j ý p j p ,ktorý môže byť považovaný za okamžitý stav striedavého signálu.

Obr. 1 Kapacitná väzba prostredníctvom elektrického poľa

Obr. 2 Krížová štvorka bez kapacitnej väzby medzi oboma pármi


Pri malej vzdialenosti medzi sousednými pármi je väzobná kapacita veľká Tým potom vzniká veľký rozdiel nábojov a rušivékapacita veľká. Tým potom vzniká veľký rozdiel nábojov a rušivé napätie vo vedľajšom vedení je veľké. S rostúcou vzdialenosťou oboch vedení kapacitná väzba slabne. Pokiaľ sú vodiče 2a, 2bdruhého páru oba v rovnakých vzdialenostiach od vodičov 1a, 1bprvého páru, nemôže medzi nimi vzniknúť rozdiel potenciálu. V tomto sporiadaní krížo ej št ork (obr 2) ne nikneV tomto usporiadaní krížovej štvorky (obr. 2) nevznikne kapacitná väzba a tým ani kapacitný presluch signálu.

Indukčná väzba je sprostredkovaná magnetickým poľomIndukčná väzba je sprostredkovaná magnetickým poľom, ktoré vzniká okolo pohybujúcich sa elektrických nábojov, teda napr. okolo vodiča, ktorým preteká elektrický prúd.

Magnetické pole prúdového vodiča ovplyvňuje susedný vodič tak, že zmeny magnetického toku indukujú vo vodiči (v prúdovom i v susednom) elektrické napätie(v prúdovom i v susednom) elektrické napätie.


Obr. 3 Indukčná väzba magnetickým poľom Obr. 4 Krížová štvorka bez indukčne väzby medzi pármi

Ak proteká jedným vodičom striedavý prúd, indukuje sa v susednom vodiči zodpo-Ak proteká jedným vodičom striedavý prúd, indukuje sa v susednom vodiči zodpovedajúce striedavé napätie, ktoré pôsobí rušivo. Indukované napätie je tým väčšie, čím menšia je vzdialenosť medzi aktívnym a rušeným vedením. Ak je aktivnym vedením dvojlinka (1. pár) a rušeným vedením susedná dvojlinka (2. pár), potom sa indukované j ( p ) ý j ( p ) pnapätia v slučke tvorenej dvojlinkou sčítajú (obr. 3).

Rovnako ako v prípade kapacitnej väzby slabne s rostúcou vzdialenosťou dvojliniek i vzájomná indukčná väzba. Pokiaľ majú oba páry vzájomné usporiadanie krížovej štvorky (obr. 4), pôsobí indukované napätie vo vodičoch 2a, 2b proti sebe a navzájom sa vyrušia. Slučkou tvorenou vodičmi 2a, 2b neprechádza striedavý magnetický tok, nevzniká teda indukčná väzba a tým ani indukčný presluch signálov.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníOpatrenie proti rušivým vazbám

Najjednoduchší spôsob, ako zabrániť nežiadúcim väzbám, je inštalácia jednotlivých vedení vo veľkej vzdialenosti od ostatných vedení či iných možných zdrojov rušenia. Medzi telekomunikačnými a silnoprúdovými ý j ý p ývedeniami sú predpísané minimálne vzdialenosti.

V prípade väzby medzi dvoma telekomunikačnými pármi uloženými súbežne v jednom kábli je nutné naopak s malou vzdialenosťou počítaťsúbežne v jednom kábli je nutné naopak s malou vzdialenosťou počítať. Galvanická väzba je vylúčená izoláciou vodičov i párov. Kapacita medzi vodičmi je ovplyvnená permitivitou ε materiálu izolácie, ktorá tu tvorí dielektrikum kondenzátora ktorého elektródami sú vodiče vedenia Je pretodielektrikum kondenzátora, ktorého elektródami sú vodiče vedenia. Je preto volená izolácia s malou permitivitou. Izolačný stav vedenia je kontrolovaný meraním, ktoré môže odhaliť pokles izolačného odporu vplyvom vniknutia lhk ti d i lá ivlhkosti do izolácie.

V krížovej štvorke je kapacitná aj indukčná väzba medzi pármi vylúčená už vzájomným usporiadaním párov (viď obr. 2 a obr. 4 na predchádzajúcej strane).

Rušivým väzbám medzi súbežnými vedeniami (dvojlinkami) zabraňuje konštrukcia kábla založená na zlanených prvkoch, napr. v krížových ý p , p ýštvorkách.

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníZlanený prvok môže byť tvorený jedným párom (krútenou dvojlinkou) alebo

d á i (k íž á št k ) K bi é l i d t j DM št kdvoma pármi (krížová štvorka). Kombinované zlanenie predstavuje DM-štvorka stočená z dvoch krútených (stočených, zlanených) párov.

Princíp odstránenia rušivých vplyvov ä i b j l d jú i Pô b i l kt i kéväzieb je nasledujúci: Pôsobenie elektrické-

ho i magnetického poľa dvojlinky na sused-nú druhú dvojlinku, ktorá nemá k prvej dvoj-linke symetrickú polohu, nie je na všetkých miestach rovnaké. Tým, že sú jednotlivé páry stočené, sú vo vzájomnej polohe pre-p y , j j p ptáčané orientácie ich rušivých polí. Rušivé napätia us prenášané napr. magnetickým poľom s tokom ΦS sa potom vo svojompoľom s tokom ΦS sa potom vo svojom súčte na dlhšom úseku vyrušia (obr.).

Tento princíp platí taktiež pre DM-štvorky aj pre ostatné zlanené prvky kábla Ak sú priaj pre ostatné zlanené prvky kábla. Ak sú pri inštalácii namerané v štvorke odlišné hodnoty odporov a kapacít, musia byť h d t é i j í i thodnoty vyrovnané pripojením rezistorov a kondenzátorov, aby bola zachovaná symetria vylučujúca rušivý vplyv väzieb.

Obr. 1 Rušivé napätia us indukované na vedení magnetickým poľom

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníČo je možné urobiť na zníženie hlukov? 1) napájať modem z rovnakej zástrčky ako PC, ale nie pomocou rozdvojky, 2) používať odrušovacie filtre s bleskoistkou pre telefónnu linku2) používať odrušovacie filtre s bleskoistkou pre telefónnu linku, a taktiež filter na 230V.

Vplyvom súbehu telefonnej linky a rozvodu 220V dochádza k už í j i d k ii t i d j l žk 50H d t l fó j li k t tspomínanej indukcii striedavej zložky 50Hz do telefónnej linky a tento

rušivý signál pôsobí napríklad na spojenie modemov – spojenie sa môže stať nestabilným alebo sa môže spomaliť. ý pPovolený súbeh je max. 0,5m !!! Pri dlhšom súbehu sa požaduje odstup jednotlivých rozvodů aspoň 0,5m !!!

Na zníženie rušivých signálov ako sú presluchy ale i indukovanéNa zníženie rušivých signálov ako sú presluchy, ale i indukované signály sa používa křižovanie vedení - praxi sú to vlastne stáčané páry v kábloch.

Pretože sa to ale nerobí vo vedeniach v bytoch, kde sa často kladie Up vodič plochý 2x0,5mm, je práve tu najväčšie nebezpečie indukcie ktorú neodstránime!!!!!!indukcie, ktorú neodstránime!!!!!!

K nešťastiu stačí súbeh telefónnej linky vedenej pri podlahe s prodlžovacou šňúrou 230V!!!


PresluchyVšetky rušenia, ktoré vzniknú nechceným prenosom

signálu z jedného kanála do iného, sa nazývajú presluchy. Všetci prevádzkovatelia sietí sú povinní uskutočniť opatrenia zaručujúce telefónne tajomstvo dostačujúcim utlmenímzaručujúce telefónne tajomstvo dostačujúcim utlmením presluchov.Rušenie prenosu digitálnych signálovRušenie prenosu digitálnych signálov

Všetko, čo bolo spomenuté pri popise rušenia analógových signálov a v zod-povedajúcich opatreniach, platí pre digitálne signály, avšak s veľkými rozdiel-mi. Pokiaľ je schopný prijímač prijať sled všetkých bitov, je správa prijatá bez porúch. Ak nie je však prijatie celého sledu bitov možné dôjde k úplnému výpadkuvšak prijatie celého sledu bitov možné, dôjde k úplnému výpadku príjmu alebo k požiadavke opakovania nezrozumiteľného bloku.


Pri rádiovom prenose je pri príjme slabý signál rušený šumom (tepelným pohybom elektrónov v polovodičoch t jšumom (tepelným pohybom elektrónov v polovodičoch, t.j. šumovým prúdom), ktorý hrá významnú rolu. Pri digitálnom prenose nesmie hodnota odstupu signálu od šumu, SNR (Signal to Noise Ratio) klesnúť pod predpísanú hodnotu. Rozlišujú sa rôzne typy šumu, napr. šum rezistorov, šum akti n ch pr ko ko mický š maktivnych prvkov, kozmický šum.

Digitálne signály sú na prenosových cestách nielen zosilňované, ale taktiež regenerované. Akosť digitálnehozosilňované, ale taktiež regenerované. Akosť digitálneho vedenia sa posudzuje pomocou troch parametrov, ktorými sú: početnosť bitových chýb, početnosť fázových posuvov a fázové chvenie nazývané kolísanie oneskorenia (jitter) alebo wander (pomalé fázové chvenie).


Obr. Informačný reťazec

Základné veličiny elektrických vedeníZákladné veličiny elektrických vedeníSKRESLENIE

(tvarové)Ak sa mení tvar krivky

TLMENIE (útlm)Ak sa nemení tvar krivky časového

RUŠENIE

Ak sa mení tvar krivky časového priebehu

signálu

krivky časového priebehu signálu

Útlmové skreslenie Celkové (frekvenčne nezávislé)

Rušenie cudzími signálmi

Harmonické Väzby medziHarmonické (nelineárne) skreslenie

Väzby medzi elektrickými obvodmi

(galvanická, k it á i d kč á)kapacitná, indukčná)

Časové skreslenie Tlmenie presluchov Presluchy

ŠŠum


Documents

Základné veličiny elk ikýh d ílektrických vedenífiles.gamepub.sk/Bakalar/TT/Prednasky/ZakladneVeliciny.pdf · V Veeliliči liny ovplyv ... Tento efekt sa najviac prejavuje